CN108760279A - 一种能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于阀门试验装置领域，具体涉及一种能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，包括主管线、固体介质注入支线，所述主管线上设有压力源装置、流量计、加热器，被试验的试验阀安装在主管线上加热器后，在试验阀附近设有压力传感器和温度传感器，在试验阀的出口侧设有流量监控装置，所述试验阀上设有执行机构，在试验阀和执行机构之间设有试验阀扭矩检测传感器，所述固体介质注入支线向试验阀前的主管线内注入固体介质。本发明在进行阀门试验时既有压力、温度，介质中还有固体介质，模拟苛刻工况进行试验填补现有阀门试验装置的空缺，可以进行苛刻工况用阀门的开关寿命试验和循环寿命试验。
Description
技术领域
本发明属于阀门试验装置领域，具体涉及一种能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置。
背景技术
阀门广泛用于石油、化工、煤化工、多晶硅、电力等工业装置的管路系统的开关控制。随着工业的发展，阀门的使用工况越来越苛刻，使用工况既有较高的压力、较高的温度，甚至介质中还含有固体颗粒介质。阀门在苛刻工况下使用时很容易损坏，为了提高阀门在苛刻工况下使用的可靠性，需要模拟实际工况进行阀门的试验，尽管阀门的使用工况很复杂，但是现有阀门标准对于阀门的试验通常只考虑阀门的使用压力，部分标准还考虑了阀门的使用温度，如低温阀门标准要求阀门在低温工况下进行试验，另外，目前阀门标准关于阀门的试验一般只用干净的试验介质，如水、空气、氮气、氦气等，由于现有的阀门标准没有规定阀门模拟实际使用工况的试验，因此，已通过标准规定试验的阀门很难保证满足实际使用要求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置。
本发明所采取的技术方案如下：一种能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，包括主管线、固体介质注入支线，所述主管线上设有压力源装置、流量计、加热器，被试验的试验阀安装在主管线上加热器后，在试验阀附近设有用于检测试验压力的压力传感器和用于检测试验温度的温度传感器，在试验阀的出口侧设有流量监控装置，所述试验阀上设有执行机构，在试验阀和执行机构之间设有试验阀扭矩检测传感器，所述固体介质注入支线向试验阀前的主管线内注入固体介质。
所述主管线包括依次通过管道相连的压力源装置、增压容器、第一减压阀、稳压容器、流量计、加热器，所述压力源装置为泵和压缩机，泵和压缩机分别通过管道连通增压容器并分别通过第一阀门和第二阀门开关，所述稳压容器通过管道连接压缩机，并通过第七阀门开关。
所述增压容器连接稳压容器的管道设置在增压容器的下部，所述稳压容器连接流量计的管道设置在稳压容器的下部。
所述增压容器的顶部设有第一安全阀，所述增压容器上设有第一液位计。
所述稳压容器的顶部设置第二安全阀，所述稳压容器上设有第二液位计。
所述固体介质注入支线包括依次通过管道相连的第三阀门、固体介质计量筒、第四阀门、固体介质存放容器，在固体介质存放容器的顶部设置了与压缩机相连的第一管线，第一管线上设有第三过滤器、第三减压阀、容器及第六阀门，在固体介质计量筒的顶部设置与增压容器相连的第二管线，第二管线上设有第二过滤器、第五阀门、第二减压阀。
所述加热器与试验阀之间设有第一过滤器，所述固体介质注入支线输出端连接到第一过滤器和试验阀之间的主管线上。
主管道上设有第一冷却器。
所述流量监控装置为孔板流量监控装置。
在主管线末端设有固体介质收集装置和液体介质收集装置。
本发明的有益效果如下：本发明在进行阀门试验时既有压力、温度，介质中还有固体介质，模拟苛刻工况进行试验，通过流量监控装置检测试验阀是否泄漏，通过试验阀扭矩检测传感器检测试验阀扭矩的变化情况，填补现有阀门试验装置的空缺，可以进行苛刻工况用阀门的开关寿命试验和循环寿命试验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为试验装置的结构示意图；
图中：1-泵，2-压缩机，3-第一阀门，4-第二阀门，5-增压容器，6-第一减压阀，7-稳压容器，8-第一安全阀，9-第二安全阀，10-流量计，11-第一冷却器，12-加热器，13-第一过滤器，14-试验阀，15-流量监控装置，16-固体介质收集装置，17-液体介质收集装置，18-温度传感器，19-试验阀执行机构，20-压力传感器，21-第二冷却器，22-第三阀门，23-固体介质计量筒，24-第四阀门，25-第五阀门，26-固体介质存放容器，27-第二减压阀，28-第三减压阀，29-容器，30-第六阀门，31-第一液位监控装置，32-第二液位监控装置，33-第七阀门，34-第二过滤器，35-第三过滤器，36-试验阀扭矩检测传感器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是 为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二” 仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再 一一说明。
一种能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，包括主管线、固体介质注入支线，
主管线，包括依次通过管道相连的压力源装置、增压容器5、第一减压阀6、稳压容器7、流量计10、加热器12、第一过滤器13，被试验的试验阀14安装在主管线上第一过滤器13后，所述压力源装置为泵1和压缩机2，所述泵1和压缩机2分别与增压容器5连接并分别通过第一阀门3和第二阀门4开关，在试验阀14附近设有用于检测试验压力的压力传感器20和用于检测试验温度的温度传感器18，所述在试验阀14的出口侧设有流量监控装置15，所述试验阀14上设有执行机构19，在试验阀14和执行机构19之间设有试验阀扭矩检测传感器36；
固体介质注入支线，与第一过滤器13和试验阀14之间的主管线相连，包括依次通过管道相连的第三阀门22、固体介质计量筒23、第四阀门24、固体介质存放容器26，在固体介质存放容器26的顶部设置了与压缩机2相连的第一管线，第一管线上设有第三过滤器35、第三减压阀28、容器29及第六阀门30，在固体介质计量筒23的顶部设置与增压容器5相连的第二管线，第二管线上设有第二过滤器34、第五阀门25、第二减压阀27。
根据需要可以采用泵1或压缩机2作为压力源，根据需要泵1可以是水泵或油泵，压缩机2可以是空气压缩机或氮气压缩机。第一阀门3和第二阀门4用于泵1和压缩机2的切换。在主管道上安装了流量计10、第一冷却器11、加热器12以及第一过滤器13，流量计10用于测量试验用流体的流量。加热器11用于加热试验介质，第一过滤器13用于防止试验用的固体介质进入到过滤器13的右侧稳压容器一侧。试验阀14安装在主管线上，在试验阀的附近安装了压力传感器20和温度传感器18，通过压力传感器20和温度传感器18来检测和控制试验阀的试验压力和试验温度。
所述增压容器5连接稳压容器7的管道设置在增压容器5的下部，所述稳压容器7通过管道连接压缩机2，并通过第七阀门33开关，所述稳压容器7连接流量计10的管道设置在稳压容器7的下部。泵1或压缩机2的介质打入到增压容器5，当试验介质为气体介质时，整个增压容器5内均为气体介质，当试验介质为液体时，通常先将气体介质充入增压容器5，然后再充入液体介质，增压容器的上部为气体介质，下部为液体介质，由于气体介质的可压缩性，这样可以使增压容器的压力更加稳定。稳压容器7和增压容器5通过管道相连，管道在稳压容器7和增压容器5的下部，当试验介质为液体时，确保管道中的介质为液体。在管道上安装第一减压阀6，将第一减压阀6的压力设定为试验压力，当试验介质为气体介质时，增加容器5中的气体介质通过第一减压阀6进入稳压容器7，直至稳压容器7的压力达到试验压力。当试验介质为液体介质时，通常先打开第七阀门33将气体介质充入稳压容器7，然后关闭第七阀门33，再通过第一减压阀6向稳压容器充入液体介质，使稳压容器7的上部为气体介质，下部为液体介质，由于气体介质的可压缩性，容易确保稳压容器7的压力稳定。稳压容器7的下部与主管道相连，当试验介质为液体时，确保稳压容器7进入主管道的介质为液体。
在试验阀14与第一过滤器13之间设置了固体介质注入支线。该支线与主管线相连，在支线上设置了第二冷却器21、第三阀门22、固体介质计量筒23、第四阀门24和固体介质存放容器26。在固体介质存放容器26的顶部设置了与压缩机相连的管线，为第一管线，该管线上设有第三过滤器35、第三减压阀28、容器29及第六阀门30。打开第六阀门30可以将容器29充入并存储气体介质。第三过滤器35防止固体介质存放容器26中的固体介质反串到该管线及容器29和压缩机2中。在固体介质计量筒23的顶部设置了与增压容器5相连的管线，为第二管线，该管线上设有第二过滤器34、第五阀门25、第二减压阀27。第二过滤器34防止固体介质计量筒23中的固体介质反串到该管线及增压容器5。先将第三阀门22和第五阀门25关闭，再将第四阀门24打开，容器29的气压通过第三减压阀28减压后作用在固体介质存放容器26内，从而使容器中的固体介质进入并装满固体介质计量筒23，然后，关闭第四阀门24，当需要将固体介质注入主管线时，打开第五阀门25及第三阀门22，为了确保固体介质能够注入主管线，通常第二减压阀27的压力设置略高于第一减压阀6的压力。根据流量计10检测的流量来确定固体介质的注入量，从而能够确保主管路中固体介质的百分比含量达到设计规定值。
试验阀14安装了执行机构19，执行机构通常采用气动装置或电动装置，在试验阀14和执行机构19之间设置了试验阀扭矩检测传感器36，该传感器36用于检测试验阀14试验期间的扭矩。试验阀14处于关闭状态时，当主管线的压力和温度达到试验要求时，可以开始试验，先通过固体介质注入支线向主管线注入固体介质，此时，试验阀14的进口侧既有温度、压力，还有固体颗粒介质，而试验阀14的出口侧没有压力，在试验阀14两侧有压差的情况下开启试验阀14。试验阀14开启后再关闭，关闭后试验阀14出口侧的介质通过孔板流量监控装置15完全泄放，试验阀14的两侧重新建立的压差，然后重复进行试验阀14的开关寿命试验。试验过程中增压容器5通过第一减压阀6自动给稳压容器7补充介质，确保稳压容器7的压力恒定，从而满足试验的压力要求，而当增压容器5的压力降至设定值时，系统自动启动泵1或压缩机2，以确保增压容器5始终能够给稳压容器7补充压力。
当试验阀14关闭后，如果孔板流量监控装置15始终检测到流量，则表明试验阀14已泄漏，需要停止试验，对试验阀14进行检测。
在试验阀14的开关寿命试验过程中试验阀扭矩检测传感器36始终检测试验阀14的开关扭矩，如果该扭矩数值异常变化，则表明试验阀14的密封面或阀杆等部位有损坏，通过预先设定扭矩值可以自动监控试验阀14的试验情况。
本试验装置可以在设定的温度、压力下进行试验阀14的循环寿命试验，试验介质可以是液体或者气体，并且介质中可以加入设定量的固体介质，以考核试验阀14在苛刻工况下的密封性和可靠性，通过执行机构可以检测试验阀14的启闭循环次数，通过孔板流量监控装置可以随时检测试验阀14是否已泄漏，通过试验阀扭矩检测传感器36监控试验阀14扭矩的变化情况，可以随时发现试验阀14的密封面或阀杆等部位的损坏情况。
所述增压容器5的顶部设有第一安全阀8，所述增压容器5上设有第一液位计31，所述稳压容器7的顶部设置第二安全阀9，所述稳压容器7上设有第二液位计32。在增压容器5的顶部设置第一安全阀8，防止增压容器5的超压，确保设备及人身安全。在增压容器5上设置第一液位监控装置31，监控增压容器5的液位，第一液位监控装置31反馈的信号来控制第一阀门3和第二阀门4来确保增压容器5的液位符合设计的要求。在稳压容器7的顶部设置第二安全阀9，防止稳压容器7的超压，确保设备及人身安全。在稳压容器7上设置第二液位监控装置32，监控稳压容器7的液位，第二液位监控装置32反馈的信号来控制第七阀门33来确保稳压容器7的液位符合设计的要求。
主管道上设有第一冷却器11。第一冷却器11能够防止稳压容器7一侧的介质温度过高。
所述固体介质注入支线上设有第二冷却器21。第二冷却器21用于防止支线的温度过高。
所述流量检测装置15为孔板流量监控装置。在试验阀14的出口侧设置了孔板流量监控装置15，孔板流量监控装置采用小孔孔板。试验阀14全开启时，由于在试验阀14的出口侧设置的孔板流量监控装置15，由于设置的孔板其通孔很小，它限制了主管路系统中介质的大流量排放，能够有效的节约能源。
在主管线末端设有固体介质收集装置16和液体介质收集装置17。固体介质收集装置可以采用过滤器，过滤器能够让液体流过，并将固体介质收集在过滤器中。排放后的介质通过固体介质收集装置16和液体介质收集装置17得到分离和收集，减少了浪费，并且可以重复使用。
试验装置在进行阀门试验时既有压力、温度，介质中还有固体颗粒介质，但由于试验装置设置了冷却器和过滤器，因此试验装置如泵、压缩机、稳压容器、增压容器、容器、减压阀等主要设备不接触固体介质，也不承受高温，因此，大大降低了装置建造的难度和造价，也提高了装置的可靠性。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：包括主管线、固体介质注入支线，所述主管线上设有压力源装置、流量计（10）、加热器（12），被试验的试验阀（14）安装在主管线上加热器（12）后，在试验阀（14）附近设有用于检测试验压力的压力传感器（20）和用于检测试验温度的温度传感器（18），在试验阀（14）的出口侧设有流量监控装置（15），所述试验阀（14）上设有执行机构（19），在试验阀（14）和执行机构（19）之间设有试验阀扭矩检测传感器（36），所述固体介质注入支线向试验阀（14）前的主管线内注入固体介质。
2.根据权利要求1所述的能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：所述主管线包括依次通过管道相连的压力源装置、增压容器（5）、第一减压阀（6）、稳压容器（7）、流量计（10）、加热器（12），所述压力源装置为泵（1）和压缩机（2），泵（1）和压缩机（2）分别通过管道连通增压容器（5）并分别通过第一阀门（3）和第二阀门（4）开关，所述稳压容器（7）通过管道连接压缩机（2），并通过第七阀门（33）开关。
3.根据权利要求2所述的能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：所述增压容器（5）连接稳压容器（7）的管道设置在增压容器（5）的下部，所述稳压容器（7）连接流量计（10）的管道设置在稳压容器（7）的下部。
4.根据权利要求2所述的能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：所述增压容器（5）的顶部设有第一安全阀（8），所述增压容器（5）上设有第一液位计（31）。
5.根据权利要求2所述的苛刻工况阀门的试验装置，其特征在于：所述稳压容器（7）的顶部设置第二安全阀（9），所述稳压容器（7）上设有第二液位计（32）。
6.根据权利要求2所述的能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：所述固体介质注入支线包括依次通过管道相连的第三阀门（22）、固体介质计量筒（23）、第四阀门（24）、固体介质存放容器（26），在固体介质存放容器（26）的顶部设置了与压缩机（2）相连的第一管线，第一管线上设有第三过滤器（35）、第三减压阀（28）、容器（29）及第六阀门（30），在固体介质计量筒（23）的顶部设置与增压容器（5）相连的第二管线，第二管线上设有第二过滤器（34）、第五阀门（25）、第二减压阀（27）。
7.根据权利要求1或6所述的能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：所述加热器（12）与试验阀（14）之间设有第一过滤器（13），所述固体介质注入支线输出端连接到第一过滤器（13）和试验阀（14）之间的主管线上。
8.根据权利要求1所述的能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：主管道上设有第一冷却器（11）。
9.根据权利要求1所述的能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：所述流量监控装置（15）为孔板流量监控装置。
10.根据权利要求1所述的能够监控阀门扭矩和密封的苛刻工况阀门试验装置，其特征在于：在主管线末端设有固体介质收集装置（16）和液体介质收集装置（17）。
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